Selama dekade berikutnya, para kosmolog akan berusaha mengamati momen-momen pertama Semesta, dengan harapan dapat membuktikan teori populer. Mereka akan mencari gelombang gravitasi yang sangat lemah untuk mengukur cahaya primordial, mencari bukti yang meyakinkan untuk Teori Inflasi Kosmik, yang mengusulkan bahwa fluktuasi kepadatan mikroskopis acak dalam struktur ruang dan waktu melahirkan Alam Semesta di tempat yang besar dan panas. bang sekitar 13,7 miliar tahun lalu. Sebuah instrumen baru yang disebut polarimeter sedang dipasang ke South Pole Telescope (SPT), yang beroperasi pada panjang gelombang submillimeter, antara gelombang mikro dan inframerah pada spektrum elektromagnetik. Teori relativitas umum Einstein memprediksi bahwa Inflasi Kosmik akan menghasilkan gelombang gravitasi yang lemah.
Teori Inflasi mengusulkan periode ekspansi Alam Semesta yang sangat cepat dan eksponensial selama beberapa saat pertama sebelum ekspansi Big Bang yang lebih bertahap, di mana saat itu kepadatan energi alam semesta didominasi oleh tipe kosmologis konstan dari energi vakum yang kemudian membusuk untuk menghasilkan materi dan radiasi yang mengisi Space Magazine.
Pada tahun 1979, fisikawan Alan Guth mengusulkan Teori Inflasi Kosmis, yang juga memprediksi keberadaan alam semesta dalam jumlah tak terbatas. Sayangnya, ahli kosmologi tidak memiliki cara untuk menguji prediksi tertentu.
“Karena ini adalah alam semesta yang terpisah, menurut definisi itu berarti kita tidak akan pernah bisa melakukan kontak dengan mereka. Tidak ada yang terjadi di sana yang berdampak pada kami, ”kata Scott Dodelson, seorang ilmuwan di Fermi National Accelerator Laboratory dan Profesor Astronomi & Astrofisika di University of Chicago.
Tetapi ada cara untuk menyelidiki validitas inflasi kosmik. Fenomena ini akan menghasilkan dua kelas perturbasi. Yang pertama, fluktuasi kepadatan partikel subatomik terjadi terus menerus di seluruh alam semesta, dan para ilmuwan telah mengamati mereka.
"Biasanya mereka hanya terjadi pada skala atom. Kami bahkan tidak pernah memperhatikan mereka, ”kata Dodelson. Tetapi inflasi akan secara instan meregangkan gangguan ini menjadi proporsi kosmik. “Gambar itu benar-benar berfungsi. Kita dapat menghitung seperti apa gangguan itu, dan ternyata mereka benar untuk menghasilkan galaksi yang kita lihat di alam semesta. ”
Gangguan kelas kedua adalah gelombang gravitasi - distorsi Einstein dalam ruang dan waktu. Gelombang gravitasi juga akan dipromosikan ke proporsi kosmik, bahkan mungkin cukup kuat bagi kosmolog untuk mendeteksi mereka dengan teleskop sensitif yang disesuaikan dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang tepat.
Jika polarimeter baru cukup sensitif, para ilmuwan harus dapat mendeteksi gelombang.
"Jika Anda mendeteksi gelombang gravitasi, ia memberi tahu Anda banyak hal tentang inflasi untuk alam semesta kita," kata John Carlstrom dari University of Chicago, yang mengembangkan instrumen baru. Carlstrom mengatakan mendeteksi gelombang akan mengesampingkan berbagai ide yang bersaing untuk asal usul alam semesta. "Ada lebih sedikit dari dulu, tetapi mereka tidak memperkirakan bahwa Anda memiliki ledakan besar yang ekstrem, panas, fluktuasi kuantum ini, untuk memulai," katanya. Mereka juga tidak akan menghasilkan gelombang gravitasi pada tingkat yang dapat dideteksi.
Sebuah simulasi pada tautan ini menggambarkan distorsi dalam ruang dan waktu pada skala subatomik, hasil dari fluktuasi kuantum yang terjadi terus menerus di seluruh alam semesta. Menjelang akhir simulasi, inflasi kosmik mulai meregangkan ruang-waktu ke proporsi kosmik alam semesta.
Ahli kosmologi juga menggunakan SPT dalam pencarian mereka untuk memecahkan misteri energi gelap. Sebuah kekuatan yang menjijikkan, energi gelap mendorong alam semesta terpisah dan membanjiri gravitasi, gaya tarik menarik yang diberikan oleh semua materi.
Energi gelap tidak terlihat, tetapi para astronom dapat melihat pengaruhnya terhadap gugusan galaksi yang terbentuk dalam beberapa miliar tahun terakhir.
SPT mendeteksi radiasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), sisa-sisa ledakan besar. Ahli kosmologi telah menambang banyak data dari CMB, yang mewakili drum dan tanduk kuat dari simfoni kosmik. Tetapi sekarang komunitas ilmiah memiliki telinga untuk nada-nada instrumen yang lebih halus — gelombang gravitasi — yang mendasari CMB.
"Kami memiliki komponen-komponen kunci ini untuk gambaran kami tentang alam semesta, tetapi kami benar-benar tidak tahu apa yang dihasilkan fisika dari mereka," kata Dodelson tentang inflasi, energi gelap, dan materi gelap yang sama misteriusnya. "Tujuan dekade berikutnya adalah mengidentifikasi fisika."
Sumber: University of Chicago
